JP2014083504A - Photocatalyst component and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】水熱処理を利用し、高い光触媒活性を有するとともに、耐久性に優れた光触媒機能性材料を提供する。
【解決手段】光触媒部材の製造方法は、ガラス又はガラスセラミックスなどの光触媒材料を水熱処理する工程を含む。水熱処理する工程の処理温度は100〜450℃の範囲内、処理時間は1〜720時間の範囲内が好ましい。水熱処理は、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上の溶媒中で行われる。得られる光触媒部材は、ガラスまたは光触媒活性を有する結晶相を含むガラスセラミックスを備えており、表面に突起状の無機物結晶が析出している。
【選択図】図1A photocatalytic functional material having high photocatalytic activity and excellent durability using hydrothermal treatment is provided.
A method for producing a photocatalytic member includes a step of hydrothermally treating a photocatalytic material such as glass or glass ceramic. The treatment temperature in the hydrothermal treatment step is preferably in the range of 100 to 450 ° C., and the treatment time is preferably in the range of 1 to 720 hours. The hydrothermal treatment is performed in at least one solvent selected from the group consisting of water, an aqueous alkaline solution, and an acidic aqueous solution. The obtained photocatalyst member is equipped with glass or glass ceramics containing a crystal phase having photocatalytic activity, and protruding inorganic crystals are deposited on the surface.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、優れた光触媒活性を有する光触媒部材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a photocatalytic member having excellent photocatalytic activity and a method for producing the same.
酸化チタン、酸化タングステン等の金属酸化物は、光触媒活性を有することが知られている。これら光触媒活性を有する化合物(以下、単に「光触媒」と記すことがある)は、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光が照射されると、電子や正孔を生成するため、光触媒を含む成形体の表面近傍において、酸化還元反応が強く促進され、有機物などの分解が生じる。 Metal oxides such as titanium oxide and tungsten oxide are known to have photocatalytic activity. These compounds having photocatalytic activity (hereinafter sometimes simply referred to as “photocatalyst”) generate electrons and holes when irradiated with light having energy higher than the band gap energy. In the vicinity of the surface, the redox reaction is strongly promoted and decomposition of organic substances and the like occurs.
光触媒を基材に担持させる手法として、多くの従来技術では、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜することによって、光触媒を担持させるという考え方を採用している。しかし、このような考え方に立脚する手法に共通の課題として、基材と光触媒を含む膜との密着性および膜自体の耐久性を確保することが難しい点が挙げられる。つまり、これらの手法で製造された光触媒機能性製品は、光触媒を含む膜が基材から剥離したり、膜が劣化して光触媒機能が損なわれたりするおそれがある。そこで、光触媒を基材中に含ませる技術として、特許文献1では、ガラス性組成物中にTiO2などの光触媒活性を有する結晶を含有させてなるガラスセラミックスが提案されている。 As a method for supporting a photocatalyst on a base material, many conventional techniques employ the concept of supporting a photocatalyst by forming a film containing the photocatalyst on the surface of the base material. However, a problem common to techniques based on such a concept is that it is difficult to ensure the adhesion between the substrate and the film containing the photocatalyst and the durability of the film itself. That is, in the photocatalytic functional product manufactured by these methods, the film containing the photocatalyst may be peeled off from the base material, or the film may deteriorate and the photocatalytic function may be impaired. Thus, as a technique for including a photocatalyst in a substrate, Patent Document 1 proposes glass ceramics in which a glassy composition contains crystals having photocatalytic activity such as TiO 2 .
ところで、水熱処理は、高温高圧の熱水の存在下で行われる化合物の合成手法又は結晶成長手法として知られており、工業的にも広く利用されている。例えば、特許文献2では、廃棄物のソーダ石灰ガラスと水を原料とし、人工ゼオライトを水熱合成する方法が提案されている。また、特許文献3では、無アルカリガラスをアルカリ溶液と接触させてヒドロゲルとした後、このヒドロゲルから水熱合成によってゼオライトを製造する方法が提案されている。 By the way, hydrothermal treatment is known as a compound synthesis method or crystal growth method performed in the presence of high-temperature and high-pressure hot water, and is widely used industrially. For example, Patent Document 2 proposes a method for hydrothermal synthesis of artificial zeolite using waste soda-lime glass and water as raw materials. Patent Document 3 proposes a method of producing a zeolite by hydrothermal synthesis from an alkali-free glass in contact with an alkali solution to form a hydrogel.
本発明の目的は、水熱処理を利用し、高い光触媒活性を有するとともに、耐久性に優れた光触媒機能性材料を製造する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing a photocatalytic functional material having high photocatalytic activity and excellent durability using hydrothermal treatment.
本発明の光触媒部材の製造方法は、光触媒材料を水熱処理する工程を含む。 The manufacturing method of the photocatalyst member of the present invention includes a step of hydrothermally treating the photocatalytic material.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記水熱処理する工程の処理温度が100〜450℃の範囲内であることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, it is preferable that a treatment temperature in the hydrothermal treatment step is in a range of 100 to 450 ° C.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記水熱処理する工程の処理時間が1〜720時間の範囲内であることが好ましい。 In the method for producing a photocatalyst member of the present invention, it is preferable that the treatment time of the hydrothermal treatment step be in the range of 1 to 720 hours.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記水熱処理が、水、アルカリ性水溶液、及び酸性水溶液よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上の溶媒中で行われることが好ましい。 In the method for producing a photocatalyst member of the present invention, the hydrothermal treatment is preferably performed in at least one solvent selected from the group consisting of water, an alkaline aqueous solution, and an acidic aqueous solution.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記光触媒材料がガラス又はガラスセラミックスであることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the photocatalytic material is preferably glass or glass ceramics.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ガラスが、熱処理によって光触媒活性を有する結晶を析出させ得る組成を有していることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the glass preferably has a composition capable of precipitating crystals having photocatalytic activity by heat treatment.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ガラスセラミックスが、光触媒活性を有する結晶を有していることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, it is preferable that the glass ceramic has crystals having photocatalytic activity.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ガラス又はガラスセラミックスが、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル%で、
(1)P2O5成分、B2O3成分、SiO2成分及びGeO2成分よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上を1〜90%の範囲内;
(2)Rn2O成分(ここで、RnはLi、Na、Kから選ばれる1種以上を意味する)、RO成分(ここで、RはMg、Ca、Sr、Baから選ばれる1種以上を意味する)、Cu2O成分、Ag2O成分、ZnO成分、Al2O3成分、Fe2O3成分、TiO2成分、SnO成分、ZrO2成分、HfO2成分、V2O5成分、Nb2O5成分、Ta2O5成分、MoO3成分及びWO3成分から選ばれる1種以上の成分を0.0001〜99%の範囲内;
でそれぞれ含有することが好ましい。
In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the glass or glass ceramic is in mol% with respect to the total amount of the oxide-converted composition,
(1) At least one selected from the group consisting of P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, SiO 2 component, and GeO 2 component is in the range of 1 to 90%;
(2) Rn 2 O component (where Rn means one or more selected from Li, Na, K), RO component (where R is one or more selected from Mg, Ca, Sr, Ba) Cu 2 O component, Ag 2 O component, ZnO component, Al 2 O 3 component, Fe 2 O 3 component, TiO 2 component, SnO component, ZrO 2 component, HfO 2 component, V 2 O 5 component 1 or more components selected from Nb 2 O 5 component, Ta 2 O 5 component, MoO 3 component and WO 3 component in the range of 0.0001 to 99%;
It is preferable to contain each.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記光触媒活性を有する結晶が、ナシコン型結晶、TiO2結晶、WO3結晶、RnNbO3結晶、RnTaO3結晶(ここで、Rnは、Li、Na及びKから選択される1種以上)、RNb2O6結晶、RTa2O6結晶(ここで、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選択される1種以上を意味する)、ZnO結晶、及びこれらの固溶体から選択される1種以上の結晶であることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the crystal having photocatalytic activity is a NASICON crystal, TiO 2 crystal, WO 3 crystal, RnNbO 3 crystal, RnTaO 3 crystal (where Rn is Li, Na, and K). One or more selected), RNb 2 O 6 crystal, RTa 2 O 6 crystal (where R represents one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba and Zn), ZnO crystal And one or more kinds of crystals selected from these solid solutions.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ナシコン型結晶が一般式AmE2(XO4)3(式中、AはLi、Na、K、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnよりなる群から選択される1種以上を意味し、EはZn、Al、Fe、Ti、Sn、Zr、Ge、Hf、V、Nb及びTaよりなる群から選択される1種以上を意味しXはSi、P、S、Mo及びWよりなる群から選択される1種以上を意味し、係数mは0以上5以下である。また、AおよびEは異なる成分である。)で表されるものであることが好ましい。 In the method for producing a photocatalyst member of the present invention, the NASICON crystal has a general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 (wherein A is Li, Na, K, Cu, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, And E means at least one selected from the group consisting of Zn, Al, Fe, Ti, Sn, Zr, Ge, Hf, V, Nb and Ta. X means one or more selected from the group consisting of Si, P, S, Mo and W, and the coefficient m is 0 or more and 5 or less, and A and E are different components. It is preferable that it is represented.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ガラス又はガラスセラミックスが、粉粒状または板状であることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the glass or glass ceramic is preferably in the form of a powder or a plate.
本発明の光触媒部材の製造方法は、前記ガラスまたはガラスセラミックスが、多孔質体であることが好ましい。 In the method for producing a photocatalytic member of the present invention, the glass or glass ceramic is preferably a porous body.
本発明の光触媒部材は、ガラス、または光触媒活性を有する結晶相を含むガラスセラミックスを備えた光触媒部材であって、表面に突起状の無機物結晶が析出していることを特徴とする。 The photocatalyst member of the present invention is a photocatalyst member provided with glass or glass ceramics containing a crystal phase having photocatalytic activity, characterized in that protruding inorganic crystals are deposited on the surface.
本発明の光触媒部材において、前記無機物結晶は、走査型電子顕微鏡により測定される結晶の平均径が、0.05μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。 In the photocatalytic member of the present invention, the inorganic crystal preferably has an average crystal diameter measured by a scanning electron microscope in a range of 0.05 μm or more and 500 μm or less.
本発明の光触媒部材において、前記無機物結晶は、原料であるガラス又はガラスセラミックスを水熱処理することによって析出したものであることが好ましい。 In the photocatalyst member of the present invention, it is preferable that the inorganic crystal is precipitated by subjecting glass or glass ceramic as a raw material to hydrothermal treatment.
本発明の光触媒部材は、前記光触媒活性を有する結晶が、ナシコン型結晶、TiO2結晶、WO3結晶、RnNbO3結晶、RnTaO3結晶(ここで、Rnは、Li、Na及びKから選択される1種以上)、RNb2O6結晶、RTa2O6結晶(ここで、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選択される1種以上を意味する)、ZnO結晶、及びこれらの固溶体から選択される1種以上の結晶であることが好ましい。 In the photocatalytic member of the present invention, the crystal having photocatalytic activity is a NASICON crystal, TiO 2 crystal, WO 3 crystal, RnNbO 3 crystal, or RnTaO 3 crystal (where Rn is selected from Li, Na, and K). One or more), RNb 2 O 6 crystal, RTa 2 O 6 crystal (where R represents one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba and Zn), ZnO crystal, and these One or more kinds of crystals selected from the solid solution of
本発明の光触媒部材は、前記ナシコン型結晶が、一般式AmE2(XO4)3(式中、AはLi、Na、K、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnよりなる群から選択される1種以上を意味し、EはZn、Al、Fe、Ti、Sn、Zr、Ge、Hf、V、Nb及びTaよりなる群から選択される1種以上を意味し、XはSi、P、S、Mo及びWよりなる群から選択される1種以上を意味し、係数mは0以上5以下である。また、AおよびEは異なる成分である。)で表されるものであってもよい。 In the photocatalytic member of the present invention, the NASICON crystal has a general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 (where A is Li, Na, K, Cu, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn). E means one or more selected from the group consisting of Zn, Al, Fe, Ti, Sn, Zr, Ge, Hf, V, Nb and Ta. , X means one or more selected from the group consisting of Si, P, S, Mo and W, and the coefficient m is 0 or more and 5 or less, and A and E are different components. It may be done.
本発明の光触媒部材の製造方法は、水熱処理を利用することによって、簡易なプロセスで光触媒材料から光触媒活性の高い光触媒部材を製造することができる。従って、本発明方法によって、特殊な設備を用いることなく、優れた光触媒活性を備え、光触媒機能性素材として有用な光触媒部材を工業的規模で容易に製造することができる。また、本発明方法によって得られる光触媒部材は、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な用途に利用できる。 The method for producing a photocatalytic member of the present invention can produce a photocatalytic member having high photocatalytic activity from a photocatalytic material by a simple process by utilizing hydrothermal treatment. Therefore, according to the method of the present invention, a photocatalytic member having excellent photocatalytic activity and useful as a photocatalytic functional material can be easily produced on an industrial scale without using special equipment. Moreover, the photocatalyst member obtained by the method of the present invention has a high degree of freedom in processing the size and shape, and can be used for various applications that require a photocatalytic function.
本実施の形態の光触媒部材の製造方法は、光触媒材料を水熱処理する工程を含む。 The manufacturing method of the photocatalyst member of this Embodiment includes the process of hydrothermally processing a photocatalyst material.
[光触媒材料]
本実施の形態の光触媒部材の製造方法において、「光触媒材料」とは、光触媒活性を有する材料、又は、水熱処理によって光触媒活性を発現する材料、もしくは、光触媒活性が増強される材料を意味する。光触媒材料としては、例えば、二酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO3)等の半導体材料や、半導体材料に様々な成分をドープして応答光特性や性能を向上させたもの、金属イオンまたは金属錯体等の材料、さらにこれらを粒子状、バルク状、ゲル・液体状、膜状に構成した材料を挙げることができる。また、光触媒材料には、熱処理によって光触媒活性を有する結晶を析出させ得る組成を有しているガラス、光触媒活性を有する結晶を有しているガラスセラミックスなどを含む。また、光触媒材料としては、光触媒活性を有する結晶(光触媒結晶)自体も含まれる。
[Photocatalytic material]
In the method for producing a photocatalytic member of the present embodiment, the “photocatalytic material” means a material having photocatalytic activity, a material that exhibits photocatalytic activity by hydrothermal treatment, or a material that enhances photocatalytic activity. As photocatalytic materials, for example, semiconductor materials such as titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), and semiconductor materials are doped with various components to improve response light characteristics and performance. And materials such as metal ions, metal complexes, and the like, as well as materials composed of particles, bulks, gels / liquids, and films. The photocatalytic material includes glass having a composition capable of precipitating crystals having photocatalytic activity by heat treatment, glass ceramics having crystals having photocatalytic activity, and the like. In addition, the photocatalytic material includes crystals having photocatalytic activity (photocatalytic crystals) themselves.
[ガラス及びガラスセラミックス]
光触媒材料としてのガラス及びガラスセラミックスの成分について説明する。ここで、ガラスセラミックスは、ガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、結晶化ガラスとも呼ばれる。ガラスセラミックスは、ガラス相及び結晶相から成る材料のみならず、ガラス相が全て結晶相に変化した材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100質量%のものも含んでよい。ガラスセラミックスは、結晶化工程の制御により結晶の粒子径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。なお、本明細書中において、ガラス及びガラスセラミックスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、ガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
[Glass and glass ceramics]
The components of glass and glass ceramics as the photocatalytic material will be described. Here, the glass ceramic is a material obtained by precipitating a crystal phase in a glass phase by heat-treating glass, and is also called crystallized glass. Glass ceramics may include not only a material composed of a glass phase and a crystal phase, but also a material in which the glass phase is entirely changed to a crystal phase, that is, a material having a crystal content (crystallinity) of 100% by mass in the material. Glass ceramics can control the crystal particle diameter, the type of crystal precipitated, and the degree of crystallinity by controlling the crystallization process. In addition, in this specification, unless there is particular notice, content of each component which comprises glass and glass-ceramics shall be displayed by mol% with respect to the total amount of substances of an oxide conversion composition. Here, the “oxide conversion composition” means that the oxide, composite salt, metal fluoride, etc. used as a raw material of the glass component are all decomposed and changed into oxides when melted, and the generated oxidation It is the composition which described each component contained in glass by making the total amount of substances of a thing into 100 mol%.
TiO2成分は、ガラスを結晶化することにより、TiイオンがTiO2結晶又はその固溶体、及び/またはナシコン(NASICON)タイプ結晶としてガラスから析出し、ガラスセラミックスに光触媒活性を付与することができる。TiO2の結晶型としては、アナターゼ(Anatase)型、ルチル(Rutile)型及びブルッカイト(Brookite)型が知られているが、アナターゼ型およびルチル型が好ましく、特に高い光触媒活性をもつアナターゼ型のTiO2結晶を含有することが有利である。また、TiO2成分は、P2O5成分と組み合わせて含有させることによって、より低い熱処理温度でTiO2結晶を析出させることが可能になり、光触媒活性の高いアナターゼ型TiO2結晶から光触媒活性の低いルチル型への相転位を低減することができる。しかし、TiO2成分の含有量が20%未満であるとTiO2、ナシコン型結晶及びこれらの固溶体結晶を析出させることが困難になり、十分な光触媒活性が得られず、99%を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、TiO2、ナシコン型結晶及びこれらの固溶体結晶を析出させようとする場合は、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するTiO2成分の含有量の下限は、好ましくは20%、より好ましくは30%、最も好ましくは40%とし、上限は、好ましくは99%、より好ましくは95%、最も好ましくは90%とする。しかし、後述のWO3結晶またはZnO結晶を析出させようとする場合は、TiO2成分を含ませなくてもよいが、ガラスの安定性と化学耐久性の向上や光触媒効果の向上やこれらの結晶の生成の促進などといった観点から、添加することが望ましい。その添加量の上限は、好ましくは40%、より好ましくは30%、最も好ましくは20%とする。なお、TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The TiO 2 component crystallizes the glass, so that Ti ions are precipitated from the glass as TiO 2 crystals or solid solutions thereof and / or NASICON type crystals, and can impart photocatalytic activity to the glass ceramics. As the crystal form of TiO 2 , anatase type, rutile type and brookite type are known, but anatase type and rutile type are preferable, and anatase type TiO having particularly high photocatalytic activity. It is advantageous to contain two crystals. Further, when the TiO 2 component is contained in combination with the P 2 O 5 component, it becomes possible to precipitate the TiO 2 crystal at a lower heat treatment temperature, and the photocatalytic activity is increased from the anatase TiO 2 crystal having a high photocatalytic activity. The phase transition to a low rutile type can be reduced. However, if the content of the TiO 2 component is less than 20%, it becomes difficult to precipitate TiO 2 , NASICON type crystals and their solid solution crystals, and sufficient photocatalytic activity cannot be obtained. It becomes very difficult. Therefore, when trying to precipitate TiO 2 , NASICON type crystals and these solid solution crystals, the lower limit of the content of the TiO 2 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide composition is preferably 20%, More preferably, it is 30%, most preferably 40%, and the upper limit is preferably 99%, more preferably 95%, most preferably 90%. However, in the case where the WO 3 crystal or ZnO crystal described later is to be precipitated, the TiO 2 component may not be included, but the stability and chemical durability of the glass, the improvement of the photocatalytic effect, and these crystals It is desirable to add it from the viewpoint of promoting the production of. The upper limit of the amount added is preferably 40%, more preferably 30%, and most preferably 20%. Incidentally, TiO 2 component can be introduced into the glass or the glass ceramics used as the starting material for example TiO 2 or the like.
WO3成分は、ガラスの溶融性と安定性を高めるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、熱処理によりガラスから結晶相として析出する場合は可視光に応答する光触媒活性を付与することができる。しかし、WO3成分の含有量が20%未満であるとWO3結晶を析出させることが困難になり、十分な光触媒活性が得られず、99%を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、WO3結晶を析出させようとする場合は、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するWO3成分の含有量の下限は、好ましくは20%、より好ましくは25%、最も好ましくは30%とし、上限は、好ましくは99%、より好ましくは95%、最も好ましくは90%とする。しかし、TiO2結晶、ナシコン型結晶、ZnO結晶などを析出させようとする場合、WO3成分を含まなくてもよいが、ガラス安定の向上や光触媒効果の向上と言った観点から、添加することが望ましい。その添加量の上限は、好ましくは30%、より好ましくは25%、最も好ましくは20%とする。なお、WO3成分は、原料として例えばWO3等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The WO 3 component is a component constituting a NASICON crystal while enhancing the meltability and stability of the glass, and can impart photocatalytic activity that responds to visible light when precipitated as a crystalline phase from the glass by heat treatment. . However, if the content of the WO 3 component is less than 20%, it becomes difficult to precipitate WO 3 crystals, and sufficient photocatalytic activity cannot be obtained. If it exceeds 99%, vitrification becomes very difficult. Therefore, when WO 3 crystals are to be precipitated, the lower limit of the content of the WO 3 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in the oxide conversion composition is preferably 20%, more preferably 25%, and most preferably. Is 30%, and the upper limit is preferably 99%, more preferably 95%, and most preferably 90%. However, when trying to precipitate TiO 2 crystal, NASICON type crystal, ZnO crystal, etc., it does not need to contain WO 3 component, but it is added from the viewpoint of improving glass stability and improving photocatalytic effect. Is desirable. The upper limit of the amount added is preferably 30%, more preferably 25%, and most preferably 20%. Incidentally, WO 3 components can be introduced into the glass or the glass ceramics used as the starting material for example WO 3 and the like.
ZnO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、熱処理によりガラスから結晶相として析出する場合は可視光に応答する光触媒活性を付与することができる。しかし、ZnO成分の含有量が20%未満であるとZnO結晶を析出させることが困難になり、十分な光触媒活性が得られず、99%を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、ZnO結晶を析出させようとする場合は、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するZnO成分の含有量の下限は、好ましくは20%、より好ましくは30%、最も好ましくは40%とし、上限は、好ましくは99%、より好ましくは95%、最も好ましくは80%とする。しかし、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶などを析出させようとする場合、ZnO成分を含まなくてもよいが、ガラス安定の向上や光触媒効果の向上と言った観点から、0.1%以上添加することが望ましい。その添加量の上限は、好ましくは30%、より好ましくは25%、最も好ましくは20%とする。なお、ZnO成分は、原料として例えばZnO、ZnF2等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The ZnO component improves the meltability and stability of the glass and constitutes a NASICON crystal. When the ZnO component is precipitated as a crystal phase from the glass by heat treatment, it can impart photocatalytic activity that responds to visible light. . However, if the content of the ZnO component is less than 20%, it becomes difficult to precipitate ZnO crystals and sufficient photocatalytic activity cannot be obtained, and if it exceeds 99%, vitrification becomes very difficult. Therefore, when ZnO crystals are to be precipitated, the lower limit of the content of the ZnO component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition is preferably 20%, more preferably 30%, most preferably 40. %, And the upper limit is preferably 99%, more preferably 95%, and most preferably 80%. However, in the case where TiO 2 crystal, NASICON crystal, WO 3 crystal or the like is to be precipitated, the ZnO component may not be included. However, from the viewpoint of improving glass stability and photocatalytic effect, 0.1% It is desirable to add at least%. The upper limit of the amount added is preferably 30%, more preferably 25%, and most preferably 20%. Incidentally, ZnO component, material as for example ZnO, the ZnF 2, etc. can be introduced into a glass or glass-ceramics using.
P2O5成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性を高めるともに、P5+イオンがナシコン型結晶構造を形成する成分で、光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。P2O5成分が網目構造の主成分であるリン酸塩系ガラスにすることにより、より多くのTiO2やWO3やZnOなどの成分をガラスに取り込ませることができる。また、P2O5成分を配合することによって、より低い熱処理温度でTiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3、ZnO結晶等を析出させることが可能であるとともに、光触媒活性の高いアナターゼ型TiO2結晶から光触媒活性の低いルチル型への相転位を低減する効果も期待できる。しかし、P2O5の含有量が50%を超えると上述の光触媒結晶相が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するP2O5成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、最も好ましくは40%を上限とする。また、P2O5成分を含有させる場合は、その効果を十分発揮できる量として好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上、最も好ましくは10%以上含有することが好ましい。P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、Na(PO3)、BPO4、H3PO4等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The P 2 O 5 component is a component that constitutes a network structure of glass and enhances the stability of the glass, and P 5+ ions form a NASICON crystal structure, and contributes to improvement of photocatalytic activity. It is a component that can be added. By using phosphate glass in which the P 2 O 5 component is the main component of the network structure, more components such as TiO 2 , WO 3 and ZnO can be incorporated into the glass. In addition, by blending the P 2 O 5 component, it is possible to precipitate TiO 2 crystals, NASICON type crystals, WO 3 , ZnO crystals and the like at a lower heat treatment temperature, and anatase type TiO 2 with high photocatalytic activity. The effect of reducing the phase transition from a crystal to a rutile type having low photocatalytic activity can also be expected. However, when the content of P 2 O 5 exceeds 50%, the above-described photocatalytic crystal phase is difficult to precipitate. Therefore, the upper limit of the content of the P 2 O 5 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is preferably 50%, more preferably 45%, and most preferably 40%. Further, P 2 O 5 case of containing the component is preferably 1% or more the effect as an amount capable of sufficiently exhibited, and more preferably 5% or more, most preferably be 10% or more. The P 2 O 5 component is made of, for example, glass using Al (PO 3 ) 3 , Ca (PO 3 ) 2 , Ba (PO 3 ) 2 , Na (PO 3 ), BPO 4 , H 3 PO 4 or the like as a raw material. It can be introduced into glass ceramics.
B2O3成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が50%を超えると、ガラスの化学耐久性が低下し、加熱して結晶を析出する際に所望の光触媒結晶が析出し難い傾向が強くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するB2O3成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは40%、最も好ましくは30%を上限とする。B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The B 2 O 3 component is a component that constitutes a glass network structure and improves the stability of the glass, and can be optionally added. However, if the content exceeds 50%, the chemical durability of the glass is lowered, and the tendency of the desired photocatalytic crystals to be difficult to precipitate when heated to precipitate crystals increases. Therefore, the content of the B 2 O 3 component is preferably 50%, more preferably 40%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition. The B 2 O 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O, BPO 4 or the like as a raw material. .
SiO2成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分であるとともに、Si4+イオンがナシコン型結晶に固溶し、光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、SiO2成分の含有量が50%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなり、所望の光触媒結晶相が析出し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するSiO2成分の含有量は、好ましくは1%、より好ましくは3%、最も好ましくは5%を下限とし、好ましくは50%、より好ましくは40%を上限とする。SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The SiO 2 component is a component that constitutes the glass network structure and improves the stability and chemical durability of the glass, and the component that contributes to the improvement of the photocatalytic activity by dissolving Si 4+ ions in the NASICON crystal. Yes, a component that can be optionally added. However, when the content of the SiO 2 component exceeds 50%, the meltability of the glass is deteriorated and the desired photocatalytic crystal phase is hardly precipitated. Therefore, the content of the SiO 2 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is preferably 1%, more preferably 3%, most preferably 5% as the lower limit, preferably 50%, more preferably Has an upper limit of 40%. SiO 2 component can be introduced into the glass or the glass ceramics is used as a raw material such as SiO 2, K 2 SiF 6, Na 2 SiF 6 or the like.
GeO2成分は、上記のSiO2と相似な働きを有する成分であり、ガラスセラミックス中に任意に添加できる成分である。特に、GeO2成分の含有量を50%以下にすることで、高価なGeO2成分の使用が抑えられるため、ガラス又はガラスセラミックスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するGeO2成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは40%、最も好ましくは30%を上限とするGeO2成分は、原料として例えばGeO2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The GeO 2 component is a component having a function similar to that of the above-described SiO 2 and can be arbitrarily added to the glass ceramic. In particular, by setting the content of the GeO 2 component to 50% or less, use of an expensive GeO 2 component can be suppressed, so that the material cost of glass or glass ceramics can be reduced. Therefore, the content of GeO 2 component to glass or glass-ceramic total substance amount of oxide basis composition, preferably 50%, more preferably 40% GeO 2 component and most preferably up to 30%, as a raw material For example, it can be introduced into glass or glass ceramics using GeO 2 or the like.
Li2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Li2O成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するLi2O成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。しかし、Li+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、Li2O成分は必須となり、その含有量は、好ましくは0.5%以上、より好ましくは1%以上、最も好ましくは2%以上の範囲とする。なお、Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiNO3、LiF等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 Li 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component which constitutes the NASICON type crystal is a component that can be added optionally. However, if the content of the Li 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. becomes difficult. Therefore, the Li 2 O component content is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. However, when trying to precipitate a NASICON type crystal containing Li + ions, the Li 2 O component is essential, and its content is preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, and most preferably Is in the range of 2% or more. Incidentally, Li 2 O component may be introduced into the glass or the glass ceramics, for example, using Li 2 CO 3 as a raw material, LiNO 3, LiF and the like.
Na2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Na2O成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するNa2O成分の含有量は好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。しかし、Na+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、Na2O成分は必須となり、その含有量は、好ましくは0.5%以上、より好ましくは1%以上、最も好ましくは2%以上の範囲とする。なお、Na2O成分は、原料として例えばNa2O、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2S、Na2SiF6等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 Na 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component which constitutes the NASICON type crystal is a component that can be added optionally. However, if the content of the Na 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Na 2 O component is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. However, when trying to precipitate Nasicon-type crystals containing Na + ions, the Na 2 O component is essential, and its content is preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, and most preferably Is in the range of 2% or more. Incidentally, Na 2 O component may be introduced into the glass or the glass ceramic used as raw materials for example Na 2 O, Na 2 CO 3 , NaNO 3, NaF, Na 2 S, the Na 2 SiF 6 or the like.
K2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、K2O成分の含有量が35%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するK2O成分の含有量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。しかし、K+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、K2O成分は必須となり、その含有量は、好ましくは0.5%以上、より好ましくは1%以上、最も好ましくは2%以上の範囲とする。なお、K2O成分は、原料として例えばK2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。
K 2 O component improves the meltability and stability of glass is a component which constitutes the NASICON type crystal is a component that can be added optionally. However, when the content of the K 2 O component exceeds 35%, the stability of the glass is deteriorated, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals and the like becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the K 2 O component with respect to the total amount of glass or glass ceramic material in oxide equivalent composition is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25%. However, when a Nasicon-type crystal containing K + ions is to be precipitated, the K 2 O component is essential, and its content is preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, and most preferably Is in the range of 2% or more. Incidentally, K 2 O ingredients may be introduced into the glass or the glass ceramics by using the raw material as for example K 2 CO 3, KNO 3, KF, KHF 2, K 2 SiF 6 and the like.
ガラス又はガラスセラミックスは、Rn2O(式中、RnはLi、Na、及びKからなる群より選択される1種以上)成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分を40%以下含有することが好ましい。特に、Rn2O成分の合計量を35%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、所望の結晶相が析出し易くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対する、Rn2O成分の合計量は、好ましくは35%、より好ましくは30%、最も好ましくは25%を上限とする。また、Rn+イオンを含有するナシコン型結晶相を析出させようとする場合は、良好な光触媒活性を得るため、Rn2O成分の合計量は、好ましくは0.5%、より好ましくは1%、最も好ましくは2%を下限とする。 Glass or glass ceramics may contain 40% or less of at least one component selected from Rn 2 O (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, and K). preferable. In particular, when the total amount of the Rn 2 O component is 35% or less, the stability of the glass is improved and a desired crystal phase is easily precipitated, so that the catalytic activity of the glass ceramic can be ensured. Therefore, the total amount of the Rn 2 O component is preferably 35%, more preferably 30%, and most preferably 25% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. Moreover, when trying to precipitate a NASICON type crystal phase containing Rn + ions, the total amount of Rn 2 O component is preferably 0.5%, more preferably 1% in order to obtain good photocatalytic activity. Most preferably, the lower limit is 2%.
MgO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、MgO成分の含有量が40%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するMgO成分の含有量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。しかし、Mg2+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、その含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、最も好ましくは3%以上とする。なお、MgO成分は、原料として例えばMgCO3、MgF2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The MgO component is a component that improves the meltability and stability of glass and constitutes a NASICON crystal, and can be optionally added. However, if the content of the MgO component exceeds 40%, the stability of the glass is worsened, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the MgO component with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30%. However, when a NASICON crystal containing Mg 2+ ions is to be deposited, the content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, and most preferably 3% or more. Incidentally, MgO component can be introduced into the glass or the glass ceramics used as the starting material for example MgCO 3, MgF 2 or the like.
CaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、CaO成分の含有量が40%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するCaO成分の含有量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。しかし、Ca2+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、その含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、最も好ましくは3%以上とする。なお、CaO成分は、原料として例えばCaCO3、CaF2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The CaO component is a component that improves the meltability and stability of glass and constitutes a NASICON crystal, and can be optionally added. However, if the content of the CaO component exceeds 40%, the stability of the glass is deteriorated, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals and the like becomes difficult. Therefore, the upper limit of the CaO component content is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. However, when a NASICON type crystal containing Ca 2+ ions is to be precipitated, the content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, and most preferably 3% or more. Incidentally, CaO component can be introduced into the glass or the glass ceramics used as the starting material for example CaCO 3, CaF 2 and the like.
SrO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、SrO成分の含有量が40%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するSrO成分の含有量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。しかし、Sr2+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、SrO成分は必須となり、その含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、最も好ましくは3%以上とする。なお、SrO成分は、原料として例えばSr(NO3)2、SrF2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The SrO component is a component that improves the meltability and stability of the glass and constitutes a NASICON crystal, and can be optionally added. However, if the content of the SrO component exceeds 40%, the stability of the glass is worsened, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. becomes difficult. Therefore, the upper limit of the SrO component content is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. However, when a Nasicon type crystal containing Sr 2+ ions is to be precipitated, the SrO component is essential, and its content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, and most preferably 3% or more. And Incidentally, SrO component as a raw material for example with Sr (NO 3) 2, SrF 2 , etc. can be introduced into the glass or the glass ceramics.
BaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるとともに、ナシコン型結晶を構成する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、BaO成分の含有量が40%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するBaO成分の含有量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。しかし、Ba2+イオンを含有するナシコン型結晶を析出させようとする場合は、BaO成分は必須となり、その含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、最も好ましくは3%以上とする。なお、BaO成分は、原料として例えばBaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The BaO component is a component that improves the meltability and stability of the glass and constitutes a NASICON crystal, and can be optionally added. However, if the content of the BaO component exceeds 40%, the stability of the glass is worsened, and precipitation of TiO 2 crystals, NASICON crystals, WO 3 crystals, ZnO crystals, etc. becomes difficult. Therefore, the upper limit of the BaO component content is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. However, when a Nasicon type crystal containing Ba 2+ ions is to be precipitated, the BaO component is essential, and its content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, and most preferably 3% or more. And Incidentally, BaO component as a raw material for example BaCO 3, Ba (NO 3) with 2, BaF 2 and the like can be introduced into the glass or the glass ceramics.
ガラス又はガラスセラミックスは、RO(式中、RはMg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分を40%以下含有することが好ましい。特に、RO成分の合計量を40%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、TiO2結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の結晶相とナシコン型の結晶相が析出し易くなるため、ガラスセラミックスの触媒活性を確保することができる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対する、RO成分の合計量は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。また、R2+イオンを含有するナシコン型結晶相を析出させようとする場合は、良好な光触媒活性を得るため、RO成分の合計量は、好ましくは1%、より好ましくは2%、最も好ましくは3%を下限とする。 Glass or glass ceramics preferably contains 40% or less of at least one component selected from RO (wherein R is one or more selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba). . In particular, when the total amount of RO components is 40% or less, the stability of the glass is improved, and a crystal phase such as a TiO 2 crystal, a WO 3 crystal, a ZnO crystal, and a NASICON type crystal phase are easily precipitated. The catalytic activity of glass ceramics can be ensured. Therefore, the total amount of the RO component is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30% with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition. In addition, when a NASICON type crystal phase containing R 2+ ions is to be precipitated, the total amount of RO components is preferably 1%, more preferably 2%, most preferably in order to obtain good photocatalytic activity. 3% is the lower limit.
また、ガラス又はガラスセラミックスは、Rn2O(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)成分及びRO(式中、RはMg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分から選ばれる少なくとも1種以上の成分を40%以下含有することが好ましい。特に、Rn2O成分及びRO成分の合計量を40%以下にすることで、ガラスの安定性が向上し、TiO2結晶、ナシコン型結晶、WO3結晶、ZnO結晶等が析出しやくなり、光触媒活性に優れるガラスセラミックスがより容易に得られる。一方で、Rn2O成分及びRO成分の合計量が40%より多いと、ガラスの安定性が悪くなり、TiO2結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の結晶相やナシコン型の結晶相の析出も困難となる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対する合計量(Rn2O+RO)は、好ましくは40%、より好ましくは35%、最も好ましくは30%を上限とする。また、これらの成分を含む場合は、その効果を得るために好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とする。 Further, glass or glass ceramic is composed of Rn 2 O (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, and K) and RO (wherein R is Mg, Ca, Sr, and Ba). It is preferable to contain 40% or less of at least one component selected from one or more components selected from the group consisting of: In particular, by making the total amount of the Rn 2 O component and the RO component 40% or less, the stability of the glass is improved, and TiO 2 crystal, NASICON type crystal, WO 3 crystal, ZnO crystal and the like are easily precipitated. Glass ceramics excellent in photocatalytic activity can be obtained more easily. On the other hand, when the total amount of the Rn 2 O component and the RO component is more than 40%, the stability of the glass is deteriorated, and precipitation of a crystal phase such as a TiO 2 crystal, a WO 3 crystal, a ZnO crystal, or a NASICON crystal phase. It will also be difficult. Accordingly, the total amount (Rn 2 O + RO) with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide composition is preferably 40%, more preferably 35%, and most preferably 30%. When these components are included, the lower limit is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and most preferably 1% in order to obtain the effect.
ここで、ガラス又はガラスセラミックスは、Rn2O(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上)成分及びRO(式中、RはBe、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分から選ばれる成分のうち2種類以上を含有することにより、ガラスの安定性が大幅に向上し、熱処理後のガラスセラミックスの機械強度がより高くなり、TiO2結晶、WO3結晶、ZnO結晶等の結晶相やナシコン型の結晶相がガラスからより析出し易くなる。従って、ガラス又はガラスセラミックスは、Rn2O成分及びRO成分から選ばれる成分のうち2種類以上を含有することが好ましい。 Here, the glass or glass ceramic is composed of Rn 2 O (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb and Cs) and an RO (wherein R is Be, Mg). By containing two or more components selected from the group consisting of one or more selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, the stability of the glass is greatly improved, and the glass ceramics machine after heat treatment The strength becomes higher, and a crystal phase such as a TiO 2 crystal, a WO 3 crystal, or a ZnO crystal, or a NASICON type crystal phase is more likely to precipitate from glass. Therefore, glass or glass ceramic preferably contains two or more of the components selected from Rn 2 O component and the RO component.
Fe2O3成分は、ガラスの安定性及びガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、ガラスからのナシコン型結晶の析出を促進する成分であり、また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果があるので、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が10%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するFe2O3成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。一方、Fe2O3成分を添加する場合、その成分の効果を発現するためには、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.002%、最も好ましくは0.005%を下限とする。Fe2O3成分は、原料として例えばFe2O3、Fe2O4等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 Fe 2 O 3 component is a component that enhances the stability of glass and the chemical durability of glass ceramics and promotes precipitation of NASICON crystals from glass. Is an ingredient that can be added arbitrarily. However, when the content exceeds 10%, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Fe 2 O 3 component with respect to the total amount of the glass or glass ceramic material in oxide equivalent composition is preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3%. On the other hand, when the Fe 2 O 3 component is added, the lower limit is preferably 0.0001%, more preferably 0.002%, and most preferably 0.005% in order to express the effect of the component. The Fe 2 O 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Fe 2 O 3 or Fe 2 O 4 as a raw material.
SnO成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、ナシコン型結晶の析出を促進し、且つナシコン型結晶に固溶して光触媒特性を向上する効果がある成分である。また、光触媒活性を高める作用のある後述のAuやPtイオンと一緒に添加する場合は還元剤の役割を果たすことで、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が10%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するSnO成分の含有量は、合計で好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。また、SnO成分を添加する場合は、好ましくは0.01%、より好ましくは0.02%、最も好ましくは0.03%を下限とする。SnO成分は、原料として例えばSnO、SnO2、SnO3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The SnO component is a component that constitutes a NASICON crystal, promotes precipitation of the NASICON crystal, and has an effect of improving the photocatalytic properties by dissolving in the NASICON crystal. In addition, when added together with Au or Pt ions, which will be described later, which has the effect of enhancing the photocatalytic activity, it is a component that contributes indirectly to the improvement of the photocatalytic activity by acting as a reducing agent, and can be arbitrarily added. It is an ingredient. However, if the content of these components exceeds 10%, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic properties are liable to deteriorate. Therefore, the total content of the SnO component with respect to the total amount of glass or glass ceramic material in oxide equivalent composition is preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. Further, when the SnO component is added, the lower limit is preferably 0.01%, more preferably 0.02%, and most preferably 0.03%. SnO components can be introduced into the glass or glass ceramic used as the starting material for example SnO, SnO 2, SnO 3 and the like.
ZrO2成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、ガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果があり、任意に添加できる成分である。しかし、ZrO2成分の含有量が20%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するZrO2成分の含有量は、20%、好ましくは10%、より好ましくは8%、最も好ましくは5%を上限とする。また、ZrO2成分を添加する場合は、好ましくは0.5%、より好ましくは1%、最も好ましくは2%を下限とする。ZrO2成分は、原料として例えばZrO2、ZrF4等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The ZrO 2 component is a component that can be added arbitrarily as it constitutes a nasicon type crystal, enhances the chemical durability of the glass ceramics, and provides a photocatalytic activity by constituting the nasicon type crystal. However, when the content of the ZrO 2 component exceeds 20%, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the ZrO 2 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is 20%, preferably 10%, more preferably 8%, and most preferably 5%. Further, when adding the ZrO 2 component, the lower limit is preferably 0.5%, more preferably 1%, and most preferably 2%. ZrO 2 component can be introduced into the glass or glass ceramic is used as a raw material such as ZrO 2, ZrF 4, and the like.
HfO2成分は、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果があり、任意に添加できる成分である。しかし、HfO2成分の含有量が40%を超えると、ガラス化しにくくなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するHfO2成分の含有量は、例えば40%、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。また、HfO2成分を添加する場合は、好ましくは0.01%、より好ましくは0.03%、最も好ましくは0.1%を下限とする。HfO2成分は、原料として例えばHfO2等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The HfO 2 component has an effect of providing photocatalytic activity by constituting a NASICON crystal, and can be optionally added. However, when the content of the HfO 2 component exceeds 40%, vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the HfO 2 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition is, for example, 40%, preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3%. Further, when the HfO 2 component is added, the lower limit is preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and most preferably 0.1%. The HfO 2 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, HfO 2 as a raw material.
V2O5成分は、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果があり、任意に添加できる成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、V2O5成分の含有量が10%を超えると、ガラス化しにくくなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するV2O5成分の含有量は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。また、V2O5成分を添加する場合は、その効果を発現させるためには、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.002%、最も好ましくは0.005%を下限とする。V2O5成分は、原料として例えばV2O5等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The V 2 O 5 component is a component that has an effect of providing photocatalytic activity by constituting a NASICON crystal and can be arbitrarily added. Moreover, there exists an effect which brings about photocatalytic activity by comprising a NASICON type crystal | crystallization itself. However, when the content of the V 2 O 5 component exceeds 10%, vitrification becomes difficult. Therefore, the content of the V 2 O 5 component is preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3% with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide. Also, when adding V 2 O 5 component, in order to express the effect, preferably 0.0001%, more preferably 0.002%, and most preferably the lower limit 0.005%. The V 2 O 5 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, V 2 O 5 as a raw material.
Nb2O5成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、Nb2O5成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するNb2O5成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは15%を上限とする。Nb2O5成分は、原料として例えばNb2O5等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 Nb 2 O 5 component is a component which enhances the meltability and stability of glass and is a component that can be added optionally. Moreover, there exists an effect which brings about photocatalytic activity by comprising a NASICON type crystal | crystallization itself. However, when the content of the Nb 2 O 5 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Nb 2 O 5 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 15%. The Nb 2 O 5 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Nb 2 O 5 as a raw material.
Ta2O5成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、Ta2O5成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するTa2O5成分の含有量は、例えば30%、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。Ta2O5成分は、原料として例えばTa2O5等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The Ta 2 O 5 component is a component that enhances the stability of the glass and can be optionally added. Moreover, there exists an effect which brings about photocatalytic activity by comprising a NASICON type crystal | crystallization itself. However, when the content of the Ta 2 O 5 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Ta 2 O 5 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition is, for example, 30%, preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%. The Ta 2 O 5 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Ta 2 O 5 as a raw material.
MoO3成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、MoO3成分の含有量が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するMoO3成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは10%を上限とする。MoO3成分は、原料として例えばMoO3等を用いてガラス又はガラスセラミックス内に導入することができる。 The MoO 3 component is a component that improves the meltability and stability of the glass, and can be optionally added. Moreover, there exists an effect which brings about photocatalytic activity by comprising a NASICON type crystal | crystallization itself. However, when the content of the MoO 3 component exceeds 30%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the MoO 3 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 10%. The MoO 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, MoO 3 as a raw material.
Al2O3成分は、ガラスの安定性及びガラスセラミックスの化学的耐久性を高め、且つAl3+イオンがTiO2結晶、ナシコン型結晶相に固溶して光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が30%を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Al2O3成分を添加する場合、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するAl2O3成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とし、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは15%を上限とする。Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The Al 2 O 3 component is a component that improves the stability of the glass and the chemical durability of the glass ceramic, and contributes to the improvement of the photocatalytic activity by the solid solution of Al 3+ ions in the TiO 2 crystal and NASICON crystal phase. , A component that can be optionally added. However, when the content exceeds 30%, the melting temperature is remarkably increased and vitrification becomes difficult. Therefore, when the Al 2 O 3 component is added, the content of the Al 2 O 3 component with respect to the total amount of glass or glass ceramic of the oxide conversion composition is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, Most preferably, 1% is the lower limit, preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 15%. The Al 2 O 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 or the like as a raw material.
Ga2O3成分は、ガラスの安定性を高め、且つGa3+イオンがTiO2結晶、ナシコン型結晶相に固溶して光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が30%を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するGa2O3成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。Ga2O3成分は、原料として例えばGa2O3、GaF3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The Ga 2 O 3 component is a component that enhances the stability of the glass and contributes to the improvement of the photocatalytic activity by solid solution of Ga 3+ ions in the TiO 2 crystal and NASICON type crystal phase, and can be optionally added. . However, when the content exceeds 30%, the melting temperature is remarkably increased and vitrification becomes difficult. Therefore, the upper limit of the content of the Ga 2 O 3 component is preferably 30%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide equivalent composition. Ga 2 O 3 component can be introduced into the glass or glass ceramic used as the raw material for instance Ga 2 O 3, GaF 3, and the like.
In2O3成分は、上記のAl2O3及びGa2O3と相似な効果がある成分であり、任意に添加できる成分である。In2O3成分は高価なため、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するその含有量の上限は、10%以下にすることが好ましく、8%以下にすることがより好ましく、5%以下にすることが最も好ましい。In2O3成分は、原料として例えばIn2O3、InF3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The In 2 O 3 component is a component having an effect similar to that of the above Al 2 O 3 and Ga 2 O 3 and can be arbitrarily added. Since the In 2 O 3 component is expensive, the upper limit of its content with respect to the total amount of glass or glass ceramics having an oxide conversion composition is preferably 10% or less, more preferably 8% or less. % Or less is most preferable. The In 2 O 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, In 2 O 3 , InF 3 or the like as a raw material.
Bi2O3成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、さらに光触媒結晶に固溶し、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Bi2O3成分の含有量が20%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するBi2O3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。一方、ガラスセラミックスからTiO2結晶を析出させる場合は、TiO2成分に対するBi2O3成分の比(Bi2O3/TiO2)が0.12以上になると、ガラスの安定性が悪くなり、TiO2の析出が難しくなる。したがって、ガラスセラミックスからTiO2結晶を析出させる場合は、比(Bi2O3/TiO2)が0.12未満となるようにすることが好ましく、0.06以下にすることがより好ましく、0.03以下にすることが最も好ましい。Bi2O3成分は、原料として例えばBi2O3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The Bi 2 O 3 component is a component that improves the meltability and stability of the glass, is a component that further dissolves in the photocatalytic crystal and improves the photocatalytic activity, and can be optionally added. However, when the content of the Bi 2 O 3 component exceeds 20%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit of the content of the Bi 2 O 3 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%. On the other hand, when the TiO 2 crystal is precipitated from the glass ceramic, if the ratio of the Bi 2 O 3 component to the TiO 2 component (Bi 2 O 3 / TiO 2 ) is 0.12 or more, the stability of the glass deteriorates, Precipitation of TiO 2 becomes difficult. Therefore, when TiO 2 crystals are precipitated from glass ceramics, the ratio (Bi 2 O 3 / TiO 2 ) is preferably less than 0.12, more preferably 0.06 or less, and 0 0.03 or less is most preferable. The Bi 2 O 3 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Bi 2 O 3 as a raw material.
TeO2成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、さらに光触媒結晶に固溶し、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、TeO2成分の含有量が20%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するTeO2成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。TeO2成分は、原料として例えばTeO2等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 The TeO 2 component is a component that improves the meltability and stability of the glass, is a component that further dissolves in the photocatalytic crystal and improves the photocatalytic activity, and can be optionally added. However, when the content of the TeO 2 component exceeds 20%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, the content of the TeO 2 component is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10% with respect to the total amount of glass or glass ceramics in oxide equivalent composition. The TeO 2 component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, TeO 2 as a raw material.
Ln2O3成分(式中、LnはSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群より選択される1種以上とする)は、ガラスセラミックスの化学的耐久性を高める成分であり、且つ光触媒の結晶相に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ln2O3成分の含有量の合計が30%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対する、Ln2O3成分の合計量は、好ましくは30%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。Ln2O3成分は、原料として例えばLa2O3、La(NO3)3・XH2O(Xは任意の整数)、Gd2O3、GdF3、Y2O3、YF3、CeO2、CeF3、Nd2O3、Dy2O3、Yb2O3、Lu2O3等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 Ln 2 O 3 component (wherein Ln is selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu) Is a component that enhances the chemical durability of the glass ceramic, and is a component that improves the photocatalytic activity by being dissolved in the crystal phase of the photocatalyst or existing in the vicinity thereof. , A component that can be optionally added. However, if the total content of the Ln 2 O 3 components exceeds 30%, the stability of the glass is significantly deteriorated. Therefore, the total amount of the Ln 2 O 3 component is preferably 30%, more preferably 10%, and most preferably 5% with respect to the total amount of glass or glass ceramic material in oxide equivalent composition. The Ln 2 O 3 component includes, for example, La 2 O 3 , La (NO 3 ) 3 .XH 2 O (X is an arbitrary integer), Gd 2 O 3 , GdF 3 , Y 2 O 3 , YF 3 , CeO as raw materials. 2 , CeF 3 , Nd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3, etc., can be introduced into glass or glass ceramics.
MxOy成分(式中、Mは、Cr、Mn、Co、Niからなる群より選択される1種以上とし、x及びyはそれぞれx:y=2:Mの価数、を満たす最小の自然数とする。ここで、Crの価数は3、Mnの価数は1、Coの価数は2、Niの価数は2とする。)は、光触媒の結晶相に固溶するか、又はその近傍に存在することで、光触媒活性の向上に寄与し、且つ一部の波長の可視光を吸収してガラスセラミックスに外観色を付与する成分であり、任意成分である。特に、MxOy成分の合計量を10%以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性を高め、外観色を容易に調節することができる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対する、MxOy成分の合計量は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。また、これらの成分を添加する場合は、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.002%、最も好ましくは0.005%を下限とする。MxOy成分は例えばCr2O3などを用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 M x O y component (wherein M is at least one selected from the group consisting of Cr, Mn, Co, and Ni, and x and y are minimums satisfying x: y = 2: M valence, respectively) Where the valence of Cr is 3, the valence of Mn is 1, the valence of Co is 2, and the valence of Ni is 2.) is dissolved in the crystalline phase of the photocatalyst? Or a component that contributes to the improvement of the photocatalytic activity by being present in the vicinity thereof and absorbs visible light having a certain wavelength to impart an appearance color to the glass ceramic, and is an optional component. In particular, when the total amount of the M x O y components is 10% or less, the stability of the glass ceramic can be improved and the appearance color can be easily adjusted. Therefore, the total amount of the M x O y component is preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3% with respect to the total amount of glass or glass ceramic material in oxide equivalent composition. When these components are added, the lower limit is preferably 0.0001%, more preferably 0.002%, and most preferably 0.005%. The M x O y component can be introduced into glass or glass ceramics using, for example, Cr 2 O 3 .
As2O3成分及び/又はSb2O3成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のAgやAuやPtイオンと一緒に添加する場合は、還元剤の役割を果たすので、間接的に光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で5%を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒活性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全物質量に対するAs2O3成分及び/又はSb2O3成分の含有量の合計は、好ましくは5%、より好ましくは3%、最も好ましくは1%を上限とする。また、これらの成分を添加する場合は、好ましくは0.001%、より好ましくは0.002%、最も好ましくは0.005%を下限とする。As2O3成分及びSb2O3成分は、原料として例えばAs2O3、As2O5、Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7・5H2O等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。 As 2 O 3 component and / or Sb 2 O 3 component is a component for clarifying and defoaming glass, and when added together with Ag, Au, and Pt ions, which will be described later, and has the effect of enhancing photocatalytic activity. Since it plays the role of a reducing agent, it is a component that indirectly contributes to the improvement of the photocatalytic activity and can be optionally added. However, when the content of these components exceeds 5% in total, the stability of the glass is deteriorated, and the photocatalytic activity is easily lowered. Therefore, the total content of the As 2 O 3 component and / or the Sb 2 O 3 component with respect to the total amount of glass or glass ceramics in terms of oxide composition is preferably 5%, more preferably 3%, most preferably 1. % Is the upper limit. When these components are added, the lower limit is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and most preferably 0.005%. As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component are, for example, As 2 O 3 , As 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Na 2 H 2 Sb 2 O 7 .5H 2 O and the like as raw materials. And can be introduced into glass or glass ceramics.
なお、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分は、上記のAs2O3成分及びSb2O3成分に限定されるものではなく、例えばCeO2成分やTeO2成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。 The components for clarifying and defoaming the glass are not limited to the above As 2 O 3 component and Sb 2 O 3 component. For example, such as CeO 2 component, TeO 2 component, etc. Well-known fining agents and defoaming agents in the field, or a combination thereof can be used.
本実施の形態で用いるガラス又はガラスセラミックスには、F成分、Cl成分、Br成分、S成分、N成分、及びC成分からなる群より選ばれる1種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒の結晶相に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で20%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒活性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全質量に対する非金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は、好ましくは20%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。これらの非金属元素成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物、臭化物、硫化物、窒化物、炭化物等の形でガラス又はガラスセラミックス中に導入するのが好ましい。なお、本明細書における非金属元素成分の含有量は、ガラス又はガラスセラミックスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス又はガラスセラミックス全体の質量を100%として、別途抜き出して合計した非金属元素成分の質量を質量%で表したもの(酸化物基準の質量に対する外割り質量%)である。非金属元素成分の原料は特に限定されないが、例えば、F成分の原料としてZrF4、AlF3、NaF、CaF2等、Cl成分の原料としてNaCl、AgCl等、Br成分の原料としてNaBr等、S成分の原料としてNaS,Fe2S3,CaS2等、N成分の原料としてAlN3、SiN4等、C成分の原料としてTiC、SiC又はZrC等を用いることで、ガラスセラミックス内に導入することができる。なお、これらの原料は、2種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。 The glass or glass ceramic used in the present embodiment includes one or more non-metallic element components selected from the group consisting of F component, Cl component, Br component, S component, N component, and C component. Also good. These components are components that improve the photocatalytic activity by being dissolved in the crystal phase of the photocatalyst or existing in the vicinity thereof, and can be optionally added. However, when the content of these components exceeds 20% in total, the stability of the glass is remarkably deteriorated, and the photocatalytic activity is likely to be lowered. Therefore, in order to ensure good characteristics, the total of the externally divided mass ratio of the content of the nonmetallic element component to the total mass of the glass or glass ceramic of the oxide conversion composition is preferably 20%, more preferably 10%, Most preferably, the upper limit is 5%. These nonmetallic element components are preferably introduced into glass or glass ceramics in the form of fluorides, chlorides, bromides, sulfides, nitrides, carbides or the like of alkali metals or alkaline earth metals. In addition, the content of the nonmetallic element component in this specification is assumed to be made of oxides in which all of the cation components constituting the glass or glass ceramic are combined with oxygen that can balance the charge. The total mass of non-metallic element components extracted separately and expressed as mass%, with the total mass of the glass or glass ceramic as 100% (external mass% with respect to the oxide-based mass). The raw material of the non-metallic element component is not particularly limited. For example, ZrF 4 , AlF 3 , NaF, CaF 2 and the like are used as the raw material for the F component, NaCl and AgCl are used as the raw material for the Cl component, NaBr is used as the raw material for the Br component, S Introducing into glass ceramics by using NaS, Fe 2 S 3 , CaS 2, etc. as ingredient raw materials, AlN 3 , SiN 4 etc. as N ingredient raw materials, TiC, SiC or ZrC etc. as C ingredient raw materials Can do. These raw materials may be added in combination of two or more, or may be added alone.
本実施の形態で用いるガラス又はガラスセラミックスには、Cu成分、Ag成分、Au成分、Pd成分、Ru成分、Rh成分、Re成分およびPt成分から選ばれる少なくとも1種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒結晶相の近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。このうち、特にCu成分およびAg成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、上述のアルカリ及びアルカリ土類成分と同様に光触媒活性をもたらす効果があり、これらの成分を含有することで、更に光照射がなくても高い抗菌性を発現することが可能になる。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が10%を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒活性がかえって低下し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス又はガラスセラミックス全質量に対する上記金属元素成分の含有量の合計は、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは3%を上限とする。これらの金属元素成分は、原料として例えばCuO、Cu2O、Ag2O、AuCl3、PtCl2、PtCl4、H2PtCl6、RuO2、RhCl3、ReCl3、PdCl2等を用いてガラス又はガラスセラミックスに導入することができる。なお、本明細書における金属元素成分の含有量は、酸化物基準の質量に対する外割り質量%で表したものある。また、これらの成分を添加する場合は、好ましくは0.001%、より好ましくは0.002%、最も好ましくは0.005%を下限とする。 The glass or glass ceramic used in the present embodiment contains at least one metal element component selected from a Cu component, an Ag component, an Au component, a Pd component, a Ru component, a Rh component, a Re component, and a Pt component. May be. These metal element components are components that improve photocatalytic activity by being present in the vicinity of the photocatalytic crystal phase, and can be optionally added. Among these, in particular, the Cu component and the Ag component constitute a NASICON type crystal and have the effect of bringing about photocatalytic activity in the same manner as the alkali and alkaline earth components described above. By containing these components, further irradiation with light is possible. It is possible to develop high antibacterial properties even if there is no. However, if the total content of these metal element components exceeds 10%, the stability of the glass is remarkably deteriorated, and the photocatalytic activity tends to decrease. Accordingly, the total content of the above metal element components with respect to the total mass of the glass or glass ceramic of the oxide conversion composition is preferably 10%, more preferably 5%, and most preferably 3%. These metal element components are made of, for example, glass using CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, AuCl 3 , PtCl 2 , PtCl 4 , H 2 PtCl 6 , RuO 2 , RhCl 3 , ReCl 3 , PdCl 2 or the like as raw materials. Or it can introduce | transduce into glass ceramics. In addition, the content of the metal element component in the present specification is expressed as an externally divided mass% with respect to the oxide-based mass. When these components are added, the lower limit is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and most preferably 0.005%.
ガラス又はガラスセラミックスには、上記成分以外の成分を、ガラスセラミックスの特性を損なわない範囲で必要に応じ添加することができる。但し、PbO等の鉛化合物、Th、Cd、Tl、Os、Be、Se、Hgの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラス又はガラスセラミックスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラス又はガラスセラミックスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなり、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、本発明の光触媒部材を製造し、加工し、及び廃棄することができる。 Components other than the above components can be added to the glass or glass ceramics as necessary within a range not impairing the properties of the glass ceramics. However, lead compounds such as PbO, each component of Th, Cd, Tl, Os, Be, Se, and Hg tend to refrain from being used as harmful chemical substances in recent years, not only in the manufacturing process of glass or glass ceramics, Environmental measures are required until processing and disposal after commercialization. Therefore, when importance is placed on the environmental impact, it is preferable not to substantially contain them except for inevitable mixing. As a result, substances that pollute the environment are not substantially contained in glass or glass ceramics, and the photocatalyst member of the present invention can be manufactured, processed, and disposed of without taking any special environmental measures. it can.
上記ガラス又はガラスセラミックスの形態は特に制限されず、例えば、粉粒状(顆粒を含む)、板状、多孔質体などの形状であってもよい。ここで、ガラス又はガラスセラミックスとして粉粒状のものを用いる場合、後述する無機物結晶を析出させ、高い光触媒活性を得る観点から、粒子径が0.5μm以上であるものを用いることが好ましい。 The form of the glass or glass ceramic is not particularly limited, and may be, for example, a granular shape (including granules), a plate shape, a porous body, or the like. Here, when using a granular material as glass or glass ceramics, it is preferable to use one having a particle diameter of 0.5 μm or more from the viewpoint of precipitating inorganic crystals to be described later and obtaining high photocatalytic activity.
[光触媒結晶]
上記ガラスから析出し得る光触媒結晶、上記ガラスセラミックス中に含有される光触媒結晶、又は、上記光触媒材料としての光触媒結晶としては、光触媒活性を有する限り、特に制限はないが、例えば、ナシコン型結晶、TiO2結晶、WO3結晶、RnNbO3結晶、RnTaO3結晶(ここで、Rnは、Li、Na及びKから選択される1種以上)、RNb2O6結晶、RTa2O6結晶(ここで、RはBe、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選択される1種以上を意味する)、Bi2WO6結晶、Bi2W2O9結晶、SrTiO3結晶、ZnO結晶等、及びこれらの固溶体から選択される1種以上の結晶を含むことが好ましい。以下、代表的なものについて説明する。
[Photocatalytic crystal]
The photocatalytic crystal that can be precipitated from the glass, the photocatalytic crystal contained in the glass ceramic, or the photocatalytic crystal as the photocatalytic material is not particularly limited as long as it has photocatalytic activity. TiO 2 crystal, WO 3 crystal, RnNbO 3 crystal, RnTaO 3 crystal (where Rn is one or more selected from Li, Na and K), RNb 2 O 6 crystal, RTa 2 O 6 crystal (here , R means one or more selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba and Zn), Bi 2 WO 6 crystal, Bi 2 W 2 O 9 crystal, SrTiO 3 crystal, ZnO crystal, and the like It is preferable to include one or more kinds of crystals selected from the solid solution. Hereinafter, typical ones will be described.
<ナシコン型結晶>
ナシコン型結晶は、一般式AmE2(XO4)3で表すことができる。この一般式AmE2(XO4)3で表される化合物は、安定的にナシコン型構造をとるため、高い光触媒活性が得られる。ここで、元素Aは、例えばLi、Na、K、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。元素Aのイオンが結晶内の3次元トンネルを形成するサイトに存在することで、これらのイオンが結晶内部で容易に移動し、光の照射により生じた電子とホールとの再結合の確率が低減され、ナシコン型結晶の光触媒活性が向上する。元素Aは、原料として例えばLi2CO3、LiNO3、LiF、Na2O、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2S、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6、CuO,Cu2O、CuCl、Ag2O、AgCl、MgCO3、MgF2、CaCO3、CaF2、Sr(NO3)2、SrF2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2、ZnO、ZnF2等を用いてガラスセラミックス中に導入することができる。
<NASICON type crystal>
The NASICON crystal can be represented by the general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 . Since the compound represented by the general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 stably has a NASICON structure, high photocatalytic activity can be obtained. Here, it is preferable that the element A is, for example, one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Cu, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn. Since the ions of element A are present at the site forming a three-dimensional tunnel in the crystal, these ions move easily inside the crystal, and the probability of recombination of electrons and holes caused by light irradiation is reduced. As a result, the photocatalytic activity of the NASICON crystal is improved. Element A is, for example, Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiF, Na 2 O, Na 2 CO 3 , NaNO 3 , NaF, Na 2 S, Na 2 SiF 6 , K 2 CO 3 , KNO 3 , KF, KHF 2, K 2 SiF 6, CuO, Cu 2 O, CuCl, Ag 2 O, AgCl, MgCO 3, MgF 2, CaCO 3, CaF 2, Sr (NO 3) 2, SrF 2, BaCO 3, Ba (NO 3 ) 2 , BaF 2 , ZnO, ZnF 2 or the like can be introduced into the glass ceramic.
また、元素Eは、例えばZn、Al、Fe、Ti、Sn、Zr、Ge、Hf、V、Nb及びTaからなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。ただし、AおよびEは異なる成分である。これらは、安定なナシコン型の結晶構造を形成するために必要な成分であり、且つ、伝導帯の形成に関与して2.5〜4eVの範囲内のバンドギャップを形成する成分である。そのため、上記のいずれかの元素を含有することで、紫外光だけでなく、可視光応答性の光触媒活性を得ることが可能である。また、光触媒活性を向上させる観点から、元素EとしてTi、Zr、Fe等を含むことがより好ましく、Tiを含むことが最も好ましい。元素Eは、原料として例えばZnO、ZnF2、Al2O3、Al(OH)3、AlF3、FeO、Fe2O3、TiO2、SnO、SnO2、SnO3、ZrO2、ZrF4、GeO2、Hf2O3、V2O5、Nb2O5、Ta2O5等を用いてガラスセラミックス中に導入することができる。 The element E is preferably one or more selected from the group consisting of, for example, Zn, Al, Fe, Ti, Sn, Zr, Ge, Hf, V, Nb, and Ta. However, A and E are different components. These are components necessary for forming a stable NASICON-type crystal structure, and are components that form a band gap in the range of 2.5 to 4 eV by being involved in the formation of the conduction band. Therefore, it is possible to obtain not only ultraviolet light but also visible light responsive photocatalytic activity by containing any of the above elements. Further, from the viewpoint of improving the photocatalytic activity, it is more preferable that the element E contains Ti, Zr, Fe or the like, and it is most preferable that Ti is contained. The element E is a raw material such as ZnO, ZnF 2 , Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 , FeO, Fe 2 O 3 , TiO 2 , SnO, SnO 2 , SnO 3 , ZrO 2 , ZrF 4 , GeO 2 , Hf 2 O 3 , V 2 O 5 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5, etc. can be used for introduction into the glass ceramic.
また、元素Xは、例えばSi、P、S、Mo及びWから選ばれる1種又は2種以上を含むことが好ましい。これらの元素は、安定なナシコン型結晶構造を形成するために必要な成分であり、且つ、ナシコン型結晶のバンドギャップの大きさを調整する作用を有する。元素Xとしては、ナシコン型結晶の形成を容易にする観点から、Si、P、S、W等を含むことがより好ましく、Pを含むことが最も好ましい。元素Xは、SiO2、K2SiF6、Na2SiF6、Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、Na(PO3)、BPO4、H3PO4、NaS、Fe2S3、CaS2、WO3、MoO3等を用いてガラスセラミックス中に導入することができる。 Moreover, it is preferable that the element X contains the 1 type (s) or 2 or more types chosen, for example from Si, P, S, Mo, and W. These elements are components necessary for forming a stable NASICON crystal structure, and have an effect of adjusting the size of the band gap of the NASICON crystal. The element X preferably contains Si, P, S, W, etc., and most preferably contains P, from the viewpoint of facilitating formation of a NASICON crystal. Element X is SiO 2 , K 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 , Al (PO 3 ) 3 , Ca (PO 3 ) 2 , Ba (PO 3 ) 2 , Na (PO 3 ), BPO 4 , H 3 PO 4 , NaS, Fe 2 S 3 , CaS 2 , WO 3 , MoO 3 or the like can be used to introduce into glass ceramics.
一般式AmE2(XO4)3におけるmは、E又はXの種類に応じて選択されるが、0以上5以下の範囲内の数である。mがこの範囲にあることで、ナシコン型結晶構造が保たれ、熱的及び化学的な安定性が高くなる。また、環境の変化による光触媒活性の劣化が少なくなり、加熱による光触媒活性の低下も起こり難くなる。一方、mが5を超えると、ナシコン型構造が維持できず、光触媒活性が低下する。 M in the general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 is selected according to the type of E or X, but is a number in the range of 0 or more and 5 or less. When m is in this range, the NASICON crystal structure is maintained, and the thermal and chemical stability is enhanced. In addition, the degradation of the photocatalytic activity due to environmental changes is reduced, and the photocatalytic activity is not easily lowered by heating. On the other hand, if m exceeds 5, the NASICON structure cannot be maintained, and the photocatalytic activity decreases.
ナシコン型結晶の具体例としては、RnTi2(PO4)3、R0.5Ti2(PO4)3、RnZr2(PO4)3、R0.5Zr2(PO4)3、RnGe2(PO4)3、R0.5Ge2(PO4)3、Rn4AlZn(PO4)3、Rn3TiZn(PO4)3、Rn3V2(PO4)3、Al0.3Zr2(PO4)3、Rn3Fe(PO4)3、RnNbAl(PO4)3、La1/3Zr2(PO4)3、Fe2(MoO4)3、Fe2(SO4)3、Rn4Sn2(SiO4)3、Rn4Zr2(SiO4)3、Cu4Zr2(SiO4)3、Ag4Zr2(SiO4)3、R2Zr2(SiO4)3、NbTi(PO4)3、RnZr2(Si2/3P1/3O4)3、RTiCr(PO4)3、RTiFe(PO4)3、RTiIn(PO4)3、ZnTiFe(PO4)3(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群から選択される1種以上であり、RはBe、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される1種以上である)を挙げることができる。さらに、ナシコン型結晶の中でも、NaTi2(PO4)3、LiTi2(PO4)3、KTi2(PO4)3等のアルカリ金属チタンリン酸複合塩、Ca0.5Ti2(PO4)3、Mg0.5Ti2(PO4)3、Sr0.5Ti2(PO4)3、Ba0.5Ti2(PO4)3等のアルカリ土類金属チタンリン酸複合塩の結晶を有することがより好ましい。これらのナシコン型結晶を含有することにより、光触媒活性が向上すると共に、機械的な強度や化学耐久性が大幅に向上する。 Specific examples of NASICON crystals include RnTi 2 (PO 4 ) 3 , R 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 , RnZr 2 (PO 4 ) 3 , R 0.5 Zr 2 (PO 4 ) 3 , RnGe 2 (PO 4 ) 3 , R 0.5 Ge 2 (PO 4 ) 3 , Rn 4 AlZn (PO 4 ) 3 , Rn 3 TiZn (PO 4 ) 3 , Rn 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Al 0. 3 Zr 2 (PO 4 ) 3 , Rn 3 Fe (PO 4 ) 3 , RnNbAl (PO 4 ) 3 , La 1/3 Zr 2 (PO 4 ) 3 , Fe 2 (MoO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4) ) 3 , Rn 4 Sn 2 (SiO 4 ) 3 , Rn 4 Zr 2 (SiO 4 ) 3 , Cu 4 Zr 2 (SiO 4 ) 3 , Ag 4 Zr 2 (SiO 4 ) 3 , R 2 Zr 2 (SiO 4) ) 3, NbTi (PO 4 3, RnZr 2 (Si 2/3 P 1/3 O 4) 3, RTiCr (PO 4) 3, RTiFe (PO 4) 3, RTiIn (PO 4) 3, ZnTiFe (PO 4) 3 ( wherein, Rn Is at least one selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb and Cs, and R is at least one selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr and Ba). Can do. Furthermore, among Nasicon type crystals, alkali metal titanium phosphate complex salts such as NaTi 2 (PO 4 ) 3 , LiTi 2 (PO 4 ) 3 , KTi 2 (PO 4 ) 3 , and Ca 0.5 Ti 2 (PO 4 ). 3 , crystals of alkaline earth metal titanium phosphate complex such as Mg 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3, Sr 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 , Ba 0.5 Ti 2 (PO 4 ) 3 More preferably. By containing these NASICON crystals, photocatalytic activity is improved, and mechanical strength and chemical durability are greatly improved.
ナシコン型の結晶構造は、EO6八面体とXO4四面体とが頂点を共有するように連結することで、三次元の網目構造を形成している。この三次元の網目構造中には、Aイオンが存在しうる二つのサイトがあり、これらの二つのサイトは連続する三次元のトンネルを形成しているため、Aイオンが結晶内を容易に動くことができる。このような構造により、光の照射により生じた電子とホールとの再結合の確率が低減され、優れた光触媒活性を安定的に奏することが可能になるものと考えられる。また、ナシコン型結晶は、相転移がなく熱的に安定であり、焼成等の加熱条件によって光触媒活性が失われ難いという利点も有している。 The NASICON crystal structure forms a three-dimensional network structure by connecting the EO 6 octahedron and the XO 4 tetrahedron so as to share a vertex. In this three-dimensional network structure, there are two sites where A ions can exist, and these two sites form a continuous three-dimensional tunnel, so that the A ions easily move in the crystal. be able to. With such a structure, it is considered that the probability of recombination of electrons and holes caused by light irradiation is reduced, and it is possible to stably exhibit excellent photocatalytic activity. In addition, NASICON crystals have the advantage that they are thermally stable without phase transition, and the photocatalytic activity is not easily lost by heating conditions such as baking.
<TiO2結晶、WO3結晶、ZnO結晶>
TiO2結晶は、波長400nm以下の紫外線領域で強い光触媒活性を示し、特にアナターゼ(Anatase)型またはルチル(Rutile)型のTiO2結晶を含むことが好ましい。WO3結晶は、波長480nmまでの可視光を吸収して光触媒活性を奏するため、光触媒部材に可視光応答性の光触媒活性を付与する。ZnO結晶は、バンドギャップが約3〜4eVであり、TiO2結晶と同様に光触媒部材に光触媒活性をもたらす。
<TiO 2 crystal, WO 3 crystal, ZnO crystal>
The TiO 2 crystal exhibits strong photocatalytic activity in an ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less, and particularly preferably contains an anatase type or rutile type TiO 2 crystal. Since the WO 3 crystal absorbs visible light up to a wavelength of 480 nm and exhibits photocatalytic activity, it imparts visible light responsive photocatalytic activity to the photocatalytic member. The ZnO crystal has a band gap of about 3 to 4 eV, and brings photocatalytic activity to the photocatalytic member in the same manner as the TiO 2 crystal.
また、本実施の形態の光触媒部材の製造方法において原料として用いるガラスセラミックスの結晶化率は、体積比で90%以下であることが好ましく、85%以下であることがより好ましい。ガラスセラミックス中にガラス相が多いほど、後述する突起状の無機物結晶が析出しやすくなり、光触媒部材の光触媒活性が高くなる傾向がある。 Further, the crystallization rate of the glass ceramic used as a raw material in the method for producing the photocatalyst member of the present embodiment is preferably 90% or less, more preferably 85% or less in volume ratio. The more the glass phase is in the glass ceramic, the easier it is for the protruding inorganic crystals to be described later to precipitate, and the photocatalytic activity of the photocatalytic member tends to increase.
光触媒結晶は、紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現されることが好ましい。ここで、紫外領域の波長の光は、波長が可視光線より短く軟X線よりも長い不可視光線の電磁波のことであり、その波長はおよそ10nm〜400nmの範囲にある。また、可視領域の波長の光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の電磁波のことであり、その波長はおよそ400nm〜780nmの範囲にある。これら紫外領域から可視領域までのいずれかの波長の光、またはそれらが複合した波長の光が光触媒部材に照射されたときに触媒活性が発現されることにより、親水性が付与されたり、汚れ物質や細菌等の有機物が酸化又は還元反応により分解される。 The photocatalytic crystal preferably exhibits catalytic activity by light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region. Here, the light having a wavelength in the ultraviolet region is an invisible electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of visible light and longer than that of soft X-ray, and the wavelength thereof is in a range of approximately 10 nm to 400 nm. The light having a wavelength in the visible region is an electromagnetic wave having a wavelength that can be seen by human eyes among electromagnetic waves, and the wavelength is in a range of approximately 400 nm to 780 nm. When the photocatalyst member is irradiated with light having any wavelength from the ultraviolet region to the visible region, or light having a composite wavelength of these, the hydrophilicity is imparted or soiled. And organic substances such as bacteria are decomposed by oxidation or reduction reaction.
[水熱処理]
水熱処理は、例えばオートクレーブなどの耐熱・耐圧容器を用い、その内部に原料と水等の溶液を入れ、オートクレーブを例えば電熱炉などの加熱装置内に設置して加熱することにより行うことができる。水熱処理の処理温度は、水熱処理によって製造される光触媒部材中で光触媒結晶を効率良く生成、成長させるとともに、光触媒部材の表面での無機物結晶の析出を促進する観点から、例えば100〜450℃の範囲内が好ましく、110〜440℃の範囲内がより好ましい。
[Hydrothermal treatment]
Hydrothermal treatment can be performed, for example, by using a heat-resistant / pressure-resistant vessel such as an autoclave, placing a raw material and a solution such as water therein, and placing the autoclave in a heating device such as an electric furnace and heating. The treatment temperature of the hydrothermal treatment is, for example, 100 to 450 ° C. from the viewpoint of efficiently generating and growing photocatalytic crystals in the photocatalytic member produced by hydrothermal treatment and promoting precipitation of inorganic crystals on the surface of the photocatalytic member. Within the range, the range of 110 to 440 ° C. is more preferable.
また、水熱処理する工程の処理時間は、水熱処理によって製造される光触媒部材中で光触媒結晶を十分に成長させるとともに、光触媒部材の表面に無機物結晶を析出させる観点から、例えば1〜720時間の範囲内が好ましく、2〜710時間の範囲内がより好ましい。 The treatment time of the hydrothermal treatment step is, for example, in the range of 1 to 720 hours from the viewpoint of sufficiently growing the photocatalytic crystal in the photocatalytic member produced by the hydrothermal treatment and precipitating inorganic crystals on the surface of the photocatalytic member. The inside is preferable, and the inside of the range of 2 to 710 hours is more preferable.
水熱処理は、水のほか、例えばアルカリ性水溶液、酸性水溶液、又は、これらの混合溶液中で行うことができる。アルカリ性水溶液としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、アンモニア水、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液等を挙げることができる。酸性水溶液としては、例えばフッ化水素酸水溶液、塩酸、硫酸、硝酸、炭酸、酢酸、クエン酸等を挙げることができる。アルカリ性水溶液や酸性水溶液を用いることによって、光触媒部材にゼオライトを析出させること、ガラス表面をエッチングすることにより光触媒活性を高めるなどの作用が期待できる。一方、水熱処理を水で行うことにより、製造コストや、環境への負荷を低減することができる。 Hydrothermal treatment can be performed in addition to water, for example, in an alkaline aqueous solution, an acidic aqueous solution, or a mixed solution thereof. Examples of the alkaline aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, a calcium hydroxide aqueous solution, ammonia water, a sodium carbonate aqueous solution, and a sodium hydrogen carbonate aqueous solution. Examples of the acidic aqueous solution include a hydrofluoric acid aqueous solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid, acetic acid, and citric acid. By using an alkaline aqueous solution or an acidic aqueous solution, effects such as precipitation of zeolite on the photocatalyst member and enhancement of the photocatalytic activity by etching the glass surface can be expected. On the other hand, by performing hydrothermal treatment with water, manufacturing cost and environmental load can be reduced.
以上のように、本実施の形態の光触媒部材の製造方法は、水熱処理を利用することによって、簡易なプロセスで光触媒材料から光触媒活性の高い光触媒部材を製造することができる。従って、特殊な設備を用いることなく、優れた光触媒活性を備え、光触媒機能性素材として有用な光触媒部材を工業的規模で容易に製造することができる。また、本発明方法によって得られる光触媒部材は、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な用途に利用できる。 As described above, the method for producing a photocatalyst member of the present embodiment can produce a photocatalyst member having high photocatalytic activity from a photocatalyst material by a simple process by utilizing hydrothermal treatment. Therefore, a photocatalyst member having excellent photocatalytic activity and useful as a photocatalytic functional material can be easily produced on an industrial scale without using special equipment. Moreover, the photocatalyst member obtained by the method of the present invention has a high degree of freedom in processing the size and shape, and can be used for various applications that require a photocatalytic function.
[光触媒部材]
以上のようにして製造される本実施の形態の光触媒部材の好ましい態様は、ガラス、又は、光触媒活性を有する結晶相を含むガラスセラミックスを備えた光触媒部材であって、表面に突起状の無機物結晶が析出しているものである。ここで、無機物結晶は、原料であるガラス又はガラスセラミックスを水熱処理することによって析出したものである。突起状の無機物結晶の材質は未だ明らかではないが、例えば、ある種の光触媒結晶又はその固溶体、あるいはゼオライトなどの吸着性を有する物質の結晶であると推測される。その理由として、本実施の形態の光触媒部材では、突起状の無機物結晶が析出することによって、後記実施例に示すように、光触媒活性が増強されていることが確認されている。また、本実施の形態の光触媒部材では、突起状の無機物結晶が析出することによって、後記実施例に示すように、セシウムの吸着量が増加することが確認されている。突起状の無機物結晶がゼオライトなどの吸着性物質である場合には、その吸着作用によって有機物を吸着するため、光触媒部材の光触媒結晶との接触機会が増加し、間接的に光触媒活性が高められているものと考えられる。
[Photocatalyst member]
A preferable aspect of the photocatalyst member of the present embodiment manufactured as described above is a photocatalyst member provided with glass or glass ceramics containing a crystal phase having photocatalytic activity, and has a projection-like inorganic crystal on the surface. Is precipitated. Here, the inorganic crystals are precipitated by hydrothermal treatment of glass or glass ceramic as a raw material. The material of the projecting inorganic crystal is not yet clear, but it is presumed to be, for example, a certain photocatalytic crystal or a solid solution thereof, or a crystal of an adsorbing substance such as zeolite. As the reason, in the photocatalyst member of the present embodiment, it is confirmed that the photocatalytic activity is enhanced as shown in the examples described later by precipitation of protruding inorganic crystals. Moreover, in the photocatalyst member of the present embodiment, it is confirmed that the amount of cesium adsorbed increases as shown in the examples described later, due to precipitation of protruding inorganic crystals. When the protruding inorganic crystal is an adsorbing substance such as zeolite, the organic substance is adsorbed by its adsorption action, so that the chance of contact with the photocatalytic crystal of the photocatalytic member increases, and the photocatalytic activity is indirectly increased. It is thought that there is.
無機物結晶の形状は、例えば、球形、長球形、棹状、立方形、多面体、板状、鱗片状等の種々の形状であってもよい。無機物結晶は、走査型電子顕微鏡により測定される結晶の平均径が0.05μm以上500μm以下の範囲内であることが好ましい。無機物結晶の平均径が0.05μm未満では上記光触媒活性又はその増強効果が不十分となる場合があり、500μmを超えると結晶が光触媒部材から剥離する可能性がある。 The shape of the inorganic crystal may be various shapes such as a spherical shape, a long spherical shape, a bowl shape, a cubic shape, a polyhedron, a plate shape, and a scale shape. The inorganic crystal preferably has an average crystal diameter measured by a scanning electron microscope in the range of 0.05 μm to 500 μm. When the average diameter of the inorganic crystals is less than 0.05 μm, the photocatalytic activity or the enhancing effect thereof may be insufficient. When the average diameter exceeds 500 μm, the crystals may peel from the photocatalytic member.
以上のようにして製造される光触媒部材は、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒作用を有する機能性材料として用いることができる。すなわち、本実施の形態の光触媒部材は、例えば、水の浄化材、気体浄化材などの用途や、親水性部材(例えば窓、ミラー、パネル、タイルなど)等として利用できる。また、本実施の形態の光触媒部材は、セシウムの吸着性能を有することから、例えば放射性セシウム、放射性ストロンチウムなどの放射性物質の除染の目的でも利用できる。なお、本実施の形態の光触媒部材は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。 The photocatalyst member produced as described above can be used as a functional material having a photocatalytic action as it is or after being processed into an arbitrary shape. That is, the photocatalyst member of the present embodiment can be used, for example, as a water purification material, a gas purification material, or a hydrophilic member (for example, a window, a mirror, a panel, a tile, or the like). Further, since the photocatalytic member of the present embodiment has a cesium adsorption performance, it can be used for the purpose of decontamination of radioactive substances such as radioactive cesium and radioactive strontium. In addition, the photocatalyst member of this Embodiment does not ask | require the shape, such as a bulk state and a powder form, for example.
次に、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら制約を受けるものではない。なお、実施例における各種の測定は、以下の方法で行った。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not restrict | limited at all by the following Examples. In addition, the various measurement in an Example was performed with the following method.
[メチレンブルー分解能力評価]
0.02mMのメチレンブルー水溶液(以下、「吸着液」とする)と、0.01mMのメチレンブルー水溶液(以下、「試験液」とする)を調製した。そして、内径20mm×横86mm×高さ45mmの樹脂製の容器へサンプルを入れ、3mlの吸着液を注ぎ、光が当たらないようにしながら、24時間にわたり、吸着液を試料に十分に吸着させた。次に、吸着後の吸着液について、分光光度計(日本分光株式会社製、型番:V−650)を用いて波長664nmの光に対する吸光度を測定し、この吸着液の吸光度が試験液について同様に測定された吸光度よりも大きくなった時点で、吸着を完了させた。次いで、容器内の液を吸着液と同量の試験液に入れ替えた後、1.0mW/cm2の紫外線を照射し、波長664nmの光に対する吸光度を測定した。各時間での吸光度を初期のものと比較し、その比をもってメチレンブルーの分解能力を評価した。
[Methylene blue decomposition ability evaluation]
A 0.02 mM methylene blue aqueous solution (hereinafter referred to as “adsorption solution”) and a 0.01 mM methylene blue aqueous solution (hereinafter referred to as “test solution”) were prepared. Then, the sample was put into a resin container having an inner diameter of 20 mm, a width of 86 mm, and a height of 45 mm, and 3 ml of the adsorbing solution was poured, and the adsorbing solution was sufficiently adsorbed on the sample for 24 hours while preventing light from being applied. . Next, with respect to the adsorbed liquid after adsorption, the absorbance with respect to light having a wavelength of 664 nm is measured using a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model number: V-650). Adsorption was completed when the absorbance was greater than the measured absorbance. Next, after replacing the liquid in the container with the same amount of the test liquid as the adsorbed liquid, 1.0 mW / cm 2 of ultraviolet light was irradiated, and the absorbance to light having a wavelength of 664 nm was measured. The absorbance at each time was compared with the initial one, and the ratio was used to evaluate the decomposition ability of methylene blue.
[Cs吸着力評価]
純水で調製したCsCl水溶液(稀産金属株式会社製:塩化セシウム)とサンプルを内径20mm×横86mm×高さ45mmの樹脂製の容器へ入れて密閉し、ボールミルでボールを使わずに100rpmで24時間撹拌した。次いでろ過して溶液だけを取り出し、ICP−OESマルチ発光分光分析装置(アジレント・テクノロジー株式会社製:ICP−OES・720−ES)によりセシウム濃度を測定した。
[Cs adsorption power evaluation]
CsCl aqueous solution (manufactured by Rare Metal Co., Ltd .: cesium chloride) prepared with pure water and the sample are placed in a resin container with an inner diameter of 20 mm, a width of 86 mm, and a height of 45 mm and sealed at 100 rpm without using a ball in a ball mill. Stir for 24 hours. Subsequently, only the solution was taken out by filtration, and the cesium concentration was measured with an ICP-OES multi-emission spectroscopic analyzer (manufactured by Agilent Technologies, Inc .: ICP-OES · 720-ES).
[アセトアルデヒド分解力評価]
側面に2箇所、ガス出入口がある500ml容量の石英製のチャンバー(幕張理化学硝子製作所製、上面照射セルII−S型)にサンプルを入れ、石英製の蓋をした。蓋とチャンバーの間はシリコングリースにより密着させた。チャンバーのガス出入口の一方を光音響デュアルガスモニタ(LumaSense Technologies社製:1412−2 INNOVA光音響デュアルガスモニタ)のガス流出口へ接続し、もう一方をガス出入口が2つある1L容量のアルミニウムバッグ(ジーエルサイエンス株式会社製:CCK型)の一方に接続した。アルミニウムバッグのもう一方のガス出入口は、光音響デュアルガスモニタのガス流入口へ、テフロン(登録商標)チューブ、シリコンチューブ又はSUS製の継手を用いて接続した。次いで湿度を50%にした純空気(大陽日酸株式会社製、G2エアー)をチューブからチャンバーに流し入れてチャンバー内の空気を置換した。その後、1%のアセトアルデヒドガス(住友精化株式会社製、N2バランス)15mlをガスタイトシリンジに採取し、チューブからチャンバー内に注入し、光が当たらないようにしながら30分間にわたり、アセトアルデヒドガスを試料に吸着させた後、1.0mW/cm2の紫外線を照射した。
[Acetaldehyde decomposition power evaluation]
The sample was placed in a 500 ml capacity quartz chamber (Makuhari Chemical Chemical Industries, Ltd., top irradiation cell type II-S) with gas inlets and outlets on two sides, and a quartz lid was applied. The lid and the chamber were brought into close contact with silicon grease. One of the gas inlets and outlets of the chamber is connected to a gas outlet of a photoacoustic dual gas monitor (manufactured by LumaSense Technologies: 1412-2 INNOVA photoacoustic dual gas monitor), and the other is a 1 L capacity aluminum bag (GL) with two gas inlets and outlets. Science Co., Ltd .: CCK type). The other gas inlet / outlet of the aluminum bag was connected to the gas inlet / outlet of the photoacoustic dual gas monitor using a Teflon (registered trademark) tube, a silicon tube, or a SUS fitting. Next, pure air (G2 air, manufactured by Taiyo Nippon Sanso Corporation) with a humidity of 50% was poured into the chamber from the tube to replace the air in the chamber. Thereafter, 15 ml of 1% acetaldehyde gas (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., N 2 balance) is taken into a gas tight syringe, injected into the chamber from the tube, and acetaldehyde gas is applied for 30 minutes while avoiding exposure to light. After making it adsorb | suck to a sample, the ultraviolet ray of 1.0 mW / cm < 2 > was irradiated.
[合成例]
原料ガラスの作製:
各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定した。これらの原料を、表1に示した組成A及び組成Bの割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔解難易度に応じて1200〜1650℃の温度範囲で1〜24時間熔解し、撹拌均質化して泡切れ等を行った。その後、1500℃以下に温度を下げて撹拌均質化してから融液状のガラスを水に流し入れ、水砕して原料ガラスを作製した。
[Synthesis example]
Production of raw glass:
As raw materials for each component, high-purity raw materials used for ordinary glass such as corresponding oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, chlorides, and metaphosphate compounds were selected. These raw materials were weighed so as to have the ratios of composition A and composition B shown in Table 1 and mixed uniformly, and then put into a platinum crucible, which was 1200 to 1650 ° C. depending on the difficulty of melting the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range for 1 to 24 hours, and homogenized with stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, the temperature was lowered to 1500 ° C. or lower, and the mixture was stirred and homogenized, and then the molten glass was poured into water and water-crushed to produce a raw glass.
[実施例1〜9、比較例1〜7]
上記のように製造した原料ガラスに対し、表2又は表3に示す条件で熱処理を行い、さらに熱処理で得られたガラスセラミックスに水熱処理を実施することによって、光触媒部材を得た。表2又は表3に示す熱処理は、顆粒状のガラスは白金坩堝に入れて、板状のガラスは耐火物の上に乗せて電気炉の中で行った。表2又は表3に示すエッチング処理は、熱処理後水熱処理前、46wt%フッ化水素酸(和光純薬社製、特級)で行った。表2又は表3に示す水熱処理は、100ml容量のオートクレーブ(耐圧硝子工業株式会社製:ポータブルリアクターTVS−1−100ml)に純水15mlと共に入れ、密閉した後、電気炉内に静置して行った。
[Examples 1-9, Comparative Examples 1-7]
The photocatalyst member was obtained by heat-processing with respect to the raw material glass manufactured as mentioned above on the conditions shown in Table 2 or Table 3, and also implementing the hydrothermal treatment to the glass ceramic obtained by heat processing. The heat treatment shown in Table 2 or Table 3 was performed in an electric furnace with granular glass placed in a platinum crucible and plate-shaped glass placed on a refractory. The etching treatment shown in Table 2 or Table 3 was performed with 46 wt% hydrofluoric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) after heat treatment and before hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment shown in Table 2 or Table 3 is put in a 100 ml autoclave (Pressure Glass Industry Co., Ltd .: Portable Reactor TVS-1-100 ml) together with 15 ml of pure water, sealed, and then left in an electric furnace. went.
実施例1で得られた光触媒部材の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて撮影した画像(倍率5000倍)を図1に示した。図1より、実施例1の光触媒部材の表面には、水熱処理によって生成した無機物の結晶が確認された。同様に、実施例2で得られた光触媒部材の表面のSEM像(倍率5000倍)を図2に、実施例3で得られた光触媒部材の表面のSEM像(倍率500倍)を図3に、実施例7で得られた光触媒部材の表面のSEM像(倍率500倍)を図4に、それぞれ示した。図2〜図4より、各実施例で得られた光触媒部材の表面には、水熱処理によって生成した種々の形状の無機物の結晶が確認された。 The image (magnification 5000 times) which image | photographed the surface of the photocatalyst member obtained in Example 1 with the scanning electron microscope (SEM) was shown in FIG. From FIG. 1, inorganic crystals generated by hydrothermal treatment were confirmed on the surface of the photocatalytic member of Example 1. Similarly, the SEM image (5000 times magnification) of the surface of the photocatalyst member obtained in Example 2 is shown in FIG. 2, and the SEM image (500 times magnification) of the surface of the photocatalyst member obtained in Example 3 is shown in FIG. The SEM images (500 times magnification) of the surface of the photocatalyst member obtained in Example 7 are shown in FIG. 2 to 4, inorganic crystals of various shapes generated by hydrothermal treatment were confirmed on the surface of the photocatalyst member obtained in each example.
[試験例1]
実施例1で得られた光触媒部材、比較例1で得られたガラス、比較例2で得られたガラスセラミックスについて、メチレンブルー分解能力を評価した。その結果を図5に示した。図5から、水熱処理を行った実施例1では、原料組成と形状が同じガラスセラミックス(比較例2)に比べ、明らかにメチレンブルー分解能力の向上が確認された。なお、原料組成及び形状が実施例1と同じガラス(比較例1)では、メチレンブルー分解能力は確認できなかった。
[Test Example 1]
The photocatalytic member obtained in Example 1, the glass obtained in Comparative Example 1, and the glass ceramic obtained in Comparative Example 2 were evaluated for methylene blue decomposition ability. The results are shown in FIG. From FIG. 5, in Example 1 which performed hydrothermal treatment, the improvement of the methylene blue decomposition ability was confirmed clearly compared with the glass ceramics (comparative example 2) with the same raw material composition and shape. In addition, methylene blue decomposition ability was not able to be confirmed in the glass (comparative example 1) with the same raw material composition and shape as Example 1.
[試験例2]
試験例1と同様に、実施例4〜6で得られた光触媒部材、比較例3で得られたガラス、比較例4及び比較例5で得られたガラスセラミックスについて、紫外線照射と非照射(暗所)とを繰り返してメチレンブルー分解能力を評価した。その結果を図6に示した。図6より、実施例4〜6で得られた光触媒部材は、紫外線を照射している間だけメチレンブルーの分解が進行しており、光触媒活性を発現していることが確認された。また、実施例4と実施例5との比較から、水熱処理の時間が長い程、光触媒活性が向上することが確認された。さらに、実施例4と実施例6との比較から、原料組成によって短時間の水熱処理でも優れた光触媒活性が得られることが確認された。
[Test Example 2]
As in Test Example 1, the photocatalyst member obtained in Examples 4 to 6, the glass obtained in Comparative Example 3, the glass ceramics obtained in Comparative Example 4 and Comparative Example 5 were irradiated with ultraviolet rays and non-irradiated (dark) And methylene blue decomposition ability was evaluated. The results are shown in FIG. From FIG. 6, it was confirmed that the photocatalytic members obtained in Examples 4 to 6 were decomposed by methylene blue only during irradiation with ultraviolet rays and exhibited photocatalytic activity. Moreover, it was confirmed from the comparison with Example 4 and Example 5 that photocatalytic activity improves, so that the time of hydrothermal treatment is long. Furthermore, from comparison between Example 4 and Example 6, it was confirmed that excellent photocatalytic activity could be obtained even with a short hydrothermal treatment depending on the raw material composition.
[試験例3]
実施例5、実施例8で得られた光触媒部材、比較例4、比較例6で得られたガラスセラミックスについて、表4に示すサンプル量でCs吸着力評価を行った。その結果を図7〜図10に示した。図7及び図8より、水熱処理を行った実施例5、実施例8では、ガラスセラミックスの状態と比較して、明らかに吸着セシウム量が増加していることが確認された。また、図9及び図10より、水熱処理を行った実施例5、実施例8では、サンプル量に比例して吸着セシウム量が増加していることが確認された。
[Test Example 3]
For the photocatalyst members obtained in Example 5 and Example 8, the glass ceramics obtained in Comparative Example 4 and Comparative Example 6, Cs adsorption force evaluation was performed using the sample amounts shown in Table 4. The results are shown in FIGS. 7 and 8, it was confirmed that the amount of adsorbed cesium was clearly increased in Examples 5 and 8 where hydrothermal treatment was performed as compared with the state of glass ceramics. 9 and 10, it was confirmed that the amount of adsorbed cesium increased in proportion to the amount of sample in Examples 5 and 8 where hydrothermal treatment was performed.
[試験例4]
次に、実施例9で得られた光触媒部材及び比較例7で得られたガラスセラミックスについて、アセトアルデヒド分解能力評価を実施した。その結果を図11に示した。図11より、実施例9で得られた光触媒部材は、紫外線を照射している間だけアセトアルデヒドの分解が進行しており、光触媒活性を発現していることが確認された。
[Test Example 4]
Next, the acetaldehyde decomposition ability evaluation was implemented about the photocatalyst member obtained in Example 9, and the glass ceramic obtained in Comparative Example 7. The results are shown in FIG. From FIG. 11, it was confirmed that the photocatalyst member obtained in Example 9 was developed to decompose acetaldehyde only during irradiation with ultraviolet rays, and exhibited photocatalytic activity.
以上の結果から、原料のガラスセラミックスを水熱合成して得られた光触媒部材は、ガラスセラミックスに比べて光触媒活性が向上していることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that the photocatalytic member obtained by hydrothermal synthesis of the raw glass ceramics had improved photocatalytic activity compared to the glass ceramics.
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail for the purpose of illustration, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
Claims (17)
(1)P2O5成分、B2O3成分、SiO2成分及びGeO2成分よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上を1〜90%の範囲内;
(2)Rn2O成分(ここで、RnはLi、Na、Kから選ばれる1種以上を意味する)、RO成分(ここで、RはMg、Ca、Sr、Baから選ばれる1種以上を意味する)、Cu2O成分、Ag2O成分、ZnO成分、Al2O3成分、Fe2O3成分、TiO2成分、SnO成分、ZrO2成分、HfO2成分、V2O5成分、Nb2O5成分、Ta2O5成分、MoO3成分及びWO3成分から選ばれる1種以上の成分を0.0001〜99%の範囲内;
でそれぞれ含有する請求項6又は7に記載の光触媒部材の製造方法。 The glass or glass ceramic is in mol% based on the total amount of the oxide-converted composition,
(1) At least one selected from the group consisting of P 2 O 5 component, B 2 O 3 component, SiO 2 component, and GeO 2 component is in the range of 1 to 90%;
(2) Rn 2 O component (where Rn means one or more selected from Li, Na, K), RO component (where R is one or more selected from Mg, Ca, Sr, Ba) Cu 2 O component, Ag 2 O component, ZnO component, Al 2 O 3 component, Fe 2 O 3 component, TiO 2 component, SnO component, ZrO 2 component, HfO 2 component, V 2 O 5 component 1 or more components selected from Nb 2 O 5 component, Ta 2 O 5 component, MoO 3 component and WO 3 component in the range of 0.0001 to 99%;
The manufacturing method of the photocatalyst member of Claim 6 or 7 respectively contained by.
The NASICON-type crystal is a general formula A m E 2 (XO 4 ) 3 (wherein A is selected from the group consisting of Li, Na, K, Cu, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn 1 Means E or more, E means one or more selected from the group consisting of Zn, Al, Fe, Ti, Sn, Zr, Ge, Hf, V, Nb and Ta, and X means Si, P, S , Mo and W means one or more selected from the group consisting of, and the coefficient m is 0 or more and 5 or less, and A and E are different components. Photocatalyst member.
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